Роль хімії у вирішенні сировинної проблеми

        Більш повного використання сировинно-матеріальних ресурсів добиваються в гірничо-хімічній промисловості. Прикладами можуть служити електрохімічні виробництва, комплексне використання апатита-нефілінової породи, та хімічна переробка вугілля, нафти, сланців, торфу та деревини. Якщо раніше при коксуванні вугілля єдиним продуктом був кокс, то на сучасних коксохімічних підприємствах по мимо коксу одержують ароматичні вуглеводні, аміак, водень, метали та інші органічні речовини. Їх кількість становить понад 300 видів органічних сполук. Значне зменшення кількості відходів в даному виробництві знизило антропогенне навантаження на навколишнє природне середовище.

        На підприємствах кольорової металургії для зниження кількості відходів використовують метод комбінування, сутність якого полягає в поєднанні основного виробництва з підприємствами сірчанокислотної промисловості, які переробляють флотаційний колчедан (хвости флотації поліметалевих сульфідних руд) та пічні вихідні гази, що містять діоксид сірки.

        Великий обсяг твердих відходів утворюється і на підприємствах чорної металургії. Так, при виплавлені однієї тонни сталі утворюється 650-700 кг твердих відходів-шлаків, шламів та відходів металу. Шлаки та шлами використовуються у будівельній індустрії для виробництва будівельних матеріалів, а відходи металу направляються на повторну переплавку. Тому на сьогоднішній день потребує вирішення проблема бережливого та раціонального використання металу та виробів із нього.

        Раціональне використання металу необхідно здійснювати на підприємствах металообробної промисловості, добиваючись зниження металоємкості виробів, умілого використання металопрокату, зменшення випуску бракованих виробів, здійснення всіх мір  по його максимальному використанню, дбайливого ставлення до відходів металу. Згідно державних стандартів відходи металу діляться на лом та відходи.

        Ломом металів називаються зношені деталі та ті,що вийшли з вжитку, а також вироби з металу і сплавів.

        Відходи металів називаються промислові відходи всіх стадій переробки металу або сплаву від його виплавлення до механічної обробки,які становлять 80-85 % відходів металообробних заводів.

        Відходами  лісової галузі являється деревина,яка не може бути вико-ристана в деревообробній промисловості та в будівництві. Використовують її , як екологічно чисте паливо.

        Відходи деревообробної промисловості використовують для виготов- лення товарів широкого вжитку та культурно побутового призначення, ДВП та ДСП, карболітових та каролітових плит [10].

        Відходи шлаку та золи, які утворюються в процесі експлуатації ТЕС, запаси яких оцінюються   в  десятки мільйонів тонн,  використовують як сировину для виробництва будівельних матеріалів.

        Тверді відходи хімічної та суміжних з нею галузей промисловості складають щорічно більше 500 мільйонів тонн. Близько 120 видів із них включно до вторинних матеріальних ресурсів[6].

        Велика кількість відходів утворюється в содовій промисловості у вигляді так званої дистилярної рідини (на 1 т готової продукції близько 8 т відходів). Основними компонентами відходів содового виробництва є хлориди натрію і кальцію. Розроблено декілька варіантів утилізації дестилярної рідини з отриманням хлоридів кальцію і натрію, вапняної муки, товарного і будівельного вапна та інших матеріалів.

        Зупинимось на характеристиці найбільш важливих відходів хімічної промисловості та їх використання.

        При отриманні сірчаної кислоти з колчедану залишається твердий відхід-піритний недогарок. На кожну тонну сірчаної кислоти утворюється близько 0,6 тонни недогарку, що містить близько 58% заліза, до 3%  міді, сульфату кальцію, невеликих кількостей срібла, золота і деяких інших цінних компонентів. Піритні недогарки з успіхом використовуються у виробництві  цементу, скла, кераміки та в будівельній індустрії для одержання штучних гальки та щебеню, для регенерації металів.

        Одним з можливих шляхів переробки недогарка є хлорне випалення. При отриманні  фосфорної кислоти утворюється фосфогіпс, склад фосфогіпса (у %), отримуваного полугідратним і дигідратним методами, в перерахунку на 100% Р2 О5     приведений нижче:

        Крім перерахованих компонентів фосфогіпс містить сполуки магнію, кремнію і рідкісних металів. На 1 т фосфорної кислоти утворюється від 4,5 до 8,4 т фосфогіпсу [8].

        Фосфогіпс використовують для отримання сірчаної кислоти і цементу, для обробки засолених грунтів, для виробництва будівельних матеріалів. Переробка фосфогіпса на вказану продукцію вимагає значних матеріальних затрат на створення і експлуатацію відповідних виробництв, проте витрати в цьому випадку менші, ніж витрати на отримання тієї ж продукції з традиційної сировини, а також зберігання і транспортування фосфогіпсу.

        Враховуючи масштаби відходів фосфогіпсу, що утворюються, раціональне використання його має величезне народногосподарське значення.

        При отриманні концентратів фосфорної сировини утворюється значна кількість хвостів збагачення (1,7-2 т на 1 т готової продукції). Утилізація цих відходів є частиною проблеми комплексного використання сировини. Так, наприклад, з апатитової руди можна виділити нефеліновий, титано-магнієвий та інші  концентрати, які служать сировиною для отримання кольорових і рідкісних металів[7].

        Собівартість цієї солі  буде значно вище за звичайну. Тому до цих пір не наладжується її виробництво, а здійснюють поховання цих  відходів у вироблених шурфах   копалень.

        Велика кількість відходів утворюється в содовій промисловості у вигляді так званої дистилярної рідини (на 1 т готової продукції близько 8 т відходів). Основними компонентами відходів содового виробництва є хлориди натрію і кальцію. Розроблено декілька варіантів утилізації дестилярної рідини з отриманням хлоридів кальцію і натрію, вапняної муки, товарного і будівельного вапна та інших матеріалів.

        Цим переліком далеко не вичерпуються відходи хімічної промисловості. Не названі відходи азотної промисловості, виробництв органічного синтезу та ін. В даний час всі ці відходи все більше і більше використовуються як сировина для отримання нових продуктів. Але все ще значна частина твердих відходів хімічної промисловості не використовується на сьогоднішній день.

         До твердих промислових відходів відносять і промислове сміття, щорічні обсяги накопичення якого у масштабах  нашої держави досягають десятки мільйонів тонн. Поділ його на компоненти виявся економічно  недоцільним. Тому на сучасному етапі розвитку вітчизняної промисловості використовують дві системи його обробки: переробка і утилізація за допомогою високотемпературного піролізного реактора [7]. 

         У галузі паливно-енергетичного комплексу відходи утворюються на всіх етапах виробництва (видобуток, збагачення та спалювання вугілля). Сьогодні  тверді відходи вуглевидобутку використовують як низькосортне паливо, а також для заповнення вироблених шахтних пустот; відходи вуглезбагачення – як енергетичну сировину в результаті спалювання чи газифікації; золошлакові відходи – при виробництві з них пористих наповнювачів для легких бетонів. В даний час золошлакові відходи також широко використовують вдорожньому будівництві як засипку при влаштуванні основи для асфальтобетоннихповерхонь доріг.         

Головними напрямками утилізації відходів видобутку залізної руди є  їх використання для побудови дамб, гребель, насипів, основ доріг, а  також для виробництва будівельних  матеріалів (як наповнювачі у важких та особливо важких бетонах). Металургійні шлаки, що утворюються при виплавці металів, являють собою продукти високотемпературної взаємодії  руди, порожньої породи, флюсів та палива. Основним споживачем шлаків є цементна промисловість, їх також застосовують для виробництва шлакової вати, в  якості мікродобавок до ґрунтів та з метою очистки стічних вод.          

Відходи хімічної промисловості  досить різноманітні; розглянемо детально лише вторинну переробку відходів виробництва  пластмас та гуми. Відходи виробництва  пластмас використовують для виготовлення, знову ж таки, пластмас чи у виробах  менш відповідального призначення. При утилізації без попереднього сортування відходи пластмас подрібнюють, відокремлюють домішки, гранулюють і далі застосовують для виробництва  тари, підстилок, сувенірів, іграшок тощо[9].

До відходів виробництва  гуми відносять: автомобільні шини, гумове взуття, відпрацьовані конвеєрні  стрічки, приводні ремені, прогумовану  тканину. Найбільш цінними компонентами таких відходів є каучук і тканини.

Незважаючи на необмежені можливості переробки відходів виробництва  гуми, значну їх частину вивозять на смітники і спалюють, тоді як навіть цілком зношені автомобільні шини містять  до 75 % каучуку. При піролізі гумових  відходів за температури 400 – 450 ºС одержують  гумові масла, які використовують як пом’якшувачі при регенерації гумових  відходів. Також існує метод низькотемпературного піролізу гумовмісних відходів, внаслідок  якого утворюються два види продукції: паливо пічне побутове піролізне  та сажа технічна піролізна; при цьому  вилучається металокорд, який здається у металобрухт [7].         

Відходи синтетичних матеріалів легкої промисловості у вигляді  волокон, пряжі, обрізків можуть використовуватися, наприклад, як сорбенти для очищення промислових стічних вод.

    Проводяться дослідження щодо можливості впровадження подрібнювально- сортувального комплексу переробки будівельних відходів на полігонах. Це дозволить значно зменшити обсяги відходів та витрати .  

4.1. Шляхи вторинної переробки твердихпобутових відходів.

        Сфера поводження з твердими побутовими відходами є дуже складеною та багатогранною і в той же час дуже важливою, оскільки пов’язана зі значними матеріальними витратами і ресурсами та суттєво впливає на екологічну безпеку і санітарно-гігієнічні умови проживання населення. Ця сфера стосується всіх, оскільки негативний вплив твердих побутових відходів відчуває на собі кожен мешканець від села до міста. Однак, створення та впровадження сучасних технологій, машин та обладнання, організаційних форм господарювання та надання населенню послуг належного рівня покликані займатися фахівці, що працюють в цій сфері.

        З 2006 р. у Волинській області здійснюється Проект Європейського Союзу EUROPEAID 114674/C/SV/UA «Сприяння регіонального розвитку в Україні». Одним із напрямків якого було вивчення стану, розробки, впровадження програми «Організації інтегрованого управління, поводження з твердими побутовими відходами в місті Луцьку та Волинській області» [2, ст. 4]. З цією метою експертами ЄС - Робертом Голдом, Ігорем Андрощуком було надано підтримку у розробці комплексної стратегії регіонального розвитку на основі принципів стратегічного планування [2].

        Основним завданням є розробка засад для створення «комунікаційної системи», розробки плану інтегрованого управління та поводження з відходами в області, що в свою чергу дасть можливість для вирішення ряду соціально-екологічних проблем.

       Об’єктом наших досліджень вибрана робота комунальних служб та інших підприємств міст Волинської області щодо збору, накопичення, транспортування, утилізації, переробки, захоронення твердих побутових відходів. Предметом досліджень є тверді побутові відходи [3].

        Оцінка управління та поводження з твердими відходами включає у себе наступне:

1. визначення і опис існуючих  та майбутніх джерел та обсягів  конкретних по-токів відходів, наприклад  муніципальних відходів; 
2. визначення функцій і видів діяльності, необхідних для поводження і виво-зу цих відходів; 
3. визначення потужностей, систем та інших матеріальних ресурсів, що по-трібні для виконання цих функцій та видів діяльності; 
4. формулювання стратегії поводження з окремими потоками відходів, що ґрунтується на цих елементах; 
5. підготовка плану впровадження стратегії

       Головні етапи в плануванні організації інтегрованого управління та поводження з твердими побутовими відходами відображені на рисунку 1.

        Задля визначення пріоритетності рішень що до управління відходами слід виходити з ієрархії, що її відображено на рисунку 2а (див. нижче). Пріоритетним напрямком слід визначити скорочення обсягів відходів, що утворюються у області, наприклад завдяки скороченню відходів пакувальної тари. Необхідно створити умови безпечного розміщення відходів (одне або більше організованих звалищ із засипкою, що відповідатиме правовим та нормативним вимогам), але потужність цього звалища маже бути мінімізованою (або максимізований час її експлуатації) завдяки використанню вищих позицій у приведеній ієрархії [5]. На додаток до скорочення негативного впливу на довкілля (включно із збереженням природних ресурсів), вибір можливих варіантів управління відходами з вищих позицій в ієрархії є зазвичай менш затратним.

        Для того, щоб можна було розробити життєздатну систему, при плануванні необхідно зважати на всі аспекти повторного використання та переробки на вторинну сировину (як це показано на рисунку 2б). Нехтування будь-якою частиною цієї системи у процесі планування може привести до недостатніх показників повторного використання та переробки на вторинну сировину, або навіть відсутності цього для окремих категорій матеріалів [5].

Рисунок 1.